Питання: Що таке кроковий двигун і для чого він?

Відповідь: Крокові двигуни - це пристрої, завдання яких перетворення електричних імпульсів в поворот валу двигуна на певний кут. На відміну від звичайних двигунів, крокові двигуни мають особливості, які визначають їх властивості при використанні в спеціалізованих областях: керуючи кроковим двигуном за допомогою спеціального пристрою ( драйвер крокової двигуна ), Можна повертати його вал на строго заданий кут. Це дозволяє застосовувати його там, де потрібна висока точність переміщень. Наочні приклади це принтери, факси, копіювальні машини, верстати з ЧПУ (Числове програмне керування), фрезерні, гравірувальні машини, модулі лінійного переміщення, плоттери, установники радіоелектронних компонентів. Кроковий двигун є безколекторним двигуном постійного струму. Як і інші безколекторні двигуни , Кроковий двигун високонадежен і при належній експлуатації має тривалий термін служби.

далі: детально про будову крокової двигуна
Питання: Які переваги у крокових двигунів?

відповідь: Переваги закінчуються з особливостей конструкції:
- Кроковий двигун може забезпечити дуже точне переміщення на заданий кут, причому без зворотного зв'язку - поворот ротора залежить від числа поданих імпульсів на пристрій управління;
- висока точність позиціонування і повторюваність, так якісні крокові двигуни мають точність не гірше 5% від величини кроку, при цьому дана помилка не накопичується;
- хороша надійність двигуна, обумовлена ​​відсутністю щіток, при цьому термін служби двигуна обмежується лише ресурсом підшипників;
- забезпечує отримання наднизьких швидкостей обертання валу без використання редуктора;
- робота в широкому діапазоні швидкостей, тому що Швидше безпосередньо залежить від кількості вхідних імпульсів.
недоліки
- кроковий двигун схильний до резонансу;
- може пропустити кроки і реальна позиція вала виявиться рассінхронізірована з позицією, заданої в керуючої системі
- низька питома потужність крокової приводу;
- споживана енергія не зменшується при відсутності навантаження;
- малий момент на високих швидкостях;
Питання: Які бувають крокові двигуни?

відповідь: крокових двигунів існує безліч різновидів. В даний час 95% всіх крокових двигунів - гібридні. Залежно від конфігурації обмоток двигуни діляться:
а) Біполярний - має чотири виходи, містить в собі дві обмотки.
б) Уніполярний - має шість виходів. Містить в собі дві обмотки, але кожна обмотка має відвід з середини.
в) чотирьохобмоткову - має чотири незалежні обмотки. Можна представляти його як уніполярний, обмотки якого роз'єднані, а якщо з'єднати сусідні відводи - отримаємо біполярний двигун.

Залежно від типу електронного комутатора управління кроковим двигуном може бути: однополярним або різнополярним; симетричним або несиметричним; · Потенційним або імпульсним. При однополярному управлінні напруга кожній фазі змінюється від 0 до + U, а при різнополярних - від -U до + U. Управління називається симетричним, якщо в кожному такті комутації задіюється однакове число обмоток, і несиметричним - якщо різний.
Питання: Корпус у мене не розбірний, а хочеться подивитися що всередині!

Відповідь: Усередині знаходяться обмотки, зубчастий ротор і кілька підшипників. Не варто розбирати робочий двигун. Ротор встановлюється з малим зазором, крім того, система ротор-статор утворює замкнутий магнітопровід, який намагнічується в зібраному стані, і двигун після розбирання втрачає значну частину моменту.

Відповідь: Більшість моделей має 200 кроків на оборот, тобто 1.8 градуса на крок. Також виробляються і можна замовити у нас двигун з кроком в 0.9 градуса (400 кроків на оборот). Існує також можливість використання мікрошаговий режиму, який дозволяє ділити крок без втрати точності на 8-10 мікрошагов. Це означає, що для двигуна з кроком 0.9 градуса мінімальним кута повороту буде приблизно 0,09 град = 5.4 кутових хвилини. Існують також драйвери (наприклад YKC2608M-H), які можуть ділити крок на 256 і навіть 512 мікрошагов. Але практичне значення таких поділів невелика - по-перше, для здійснення кожного мікрошага потрібно подати окремий імпульс STEP, відповідно, потрібно дуже висока частота імпульсів, по-друге, точність перестає рости вже після поділу кроку на 10-16 частин. Єдиним застосуванням таких режимів залишається підвищення плавності ходу двигуна.

Питання: Які існують програми для роботи з кроковими двигунами?

Відповідь: Їх існує безліч як переміщення на певний крок, так для тривимірного використання. Можуть управляти від одного до шести двигунів. Наприклад MACH3, LinuxCNC, Turbocnc, NC Studio.

Питання: Як можна підвищити точність обертання валу крокового двигуна?

Відповідь: Є режим дроблення кроку ( мікрошаг ) Реалізується при незалежному управлінні струмом обмоток крокового електродвигуна. Керуючи співвідношенням струмів в обмотках можна зафіксувати ротор в проміжному положенні між кроками. Таким чином можна підвищити плавність обертання ротора і домогтися високої точності позиціонування. Однак, розподіл кроку не завжди призводить до збільшення точності. Похибка установки вала завжди дорівнює зазначеному виробником значенням (зазвичай 5% від повного кроку), незалежно від мікрошага. Крім того, точність установки знижується, якщо струм в одній з обмоток близький до нуля. В результаті точність збільшує розподіл кроку до приблизно 8-10 мікрошагов (поділ 1/8 або 1/10). Вищі значення призводять лише до збільшення плавності ходу.

Питання: Що означають характеристики крокової двигуна - струм, індуктивність, напруга і т.п.?

Відповідь: Все характеристики двигуна знаходяться в тісному взаємозв'язку і визначають головну - криву залежності крутного моменту від швидкості. Розглядати вліяеніе характеристик треба для двигунів одного розміру. Момент утримання - пікове значення крутного моменту двигуна - залежить від струму і індуктивності обмотки. Чим більше індуктивність, тим більший момент утримання можна розвинути, але тим більше потрібна напруга живлення на високих швидкостях, щоб подолати індуктивний опір і закачати потрібний струм в обмотку. Струм обмотки також визначає вибір драйвера крокової двигуна. Напруга живлення обмотки одно U = I * R, номінальному струму обмотки помноженому на напругу і показує, яке постійна напруга треба подати на обмотку, щоб отримати номінальний струм і, відповідно, момент утримання. Величина напруги використовується при виборі драйвера і характеристик джерела живлення .

Питання Який кроковий двигун краще, А чи Б?

Відповідь: Це питання неоднозначне, але все ж дамо пару рекомендацій. Як правило, орієнтуватися треба не на момент утримання, а на індуктивність. Краще працюють ті двигуни, у яких індуктивність менше - більшість завдань вимагають моменту на високих швидкостях, і мала індуктивність вимагає меншої напруги живлення. Нормальною індуктивністю можна вважати 2-5 мГн для двигунів NEMA23 (Фланець 57 мм), 4-6 мГн для двигунів NEMA34 (Фланець 86 мм). Якщо А і Б - двигуни різного розміру, дивіться криву залежності моменту від швидкості - чим вона більш полога, тим краще.
Див. Більше докладний алгоритм вибору крокової двигуна .

Питання: Що таке драйвер управління кроковим двигуном?

Відповідь: Драйвера крокових двигунів використовуються для управління біполярними і уніполярними кроковими двигунами з повним кроком, половинним і мікрошагом. Вони діють як посередники між комп'ютером і двигуном і повинні підбиратися за напругою і рівню потужності, типу сигналу (аналоговий і цифровий). Тип двигуна є найважливішим фактором при виборі драйвера. У уніполярному або біполярному двигуні струм проходить тільки в одному напрямку по обмотці. Біполярні крокові двигуни мають дві обмотки через які струм проходить по черзі. Крокові двигуни з повним кроком наводяться в рух завдяки змінам магнітного поля щодо ротора. Полушаговие двигуни в свою чергу діють також, як двигуни з повним кроком проте кутове переміщення ротора становить половину кроку полношагового двигуна. На кожен другий крок запитана лише одна фаза, а в решті випадків запитані дві. В результаті кутове переміщення ротора становить половину кута. Мікрошаговий або мінішаговие двигуни відрізняються дискретним числом кутових переміщень кутових положень між кожним повним кроком. У драйверах мінішагових і мікрошаговий двигунів використовуються електронні методи поліпшення позиційного рішення системи управління. Драйвера крокових двигунів відрізняються по електричним характеристикам, параметрам управління, розмірами і технічними характеристиками. Електричні характеристики включають в себе максимальну напругу на вході, номінальну потужність, силу струму на виході, максимальна сила струму на виході, харчування змінним і постійним струмом. Драйвера для крокових двигунів можуть бути однофазними або трьох фазними з частотою в 50, 60, або 400 Гц. Параметри управління включають в себе особливості установки і управління. У деяких драйвери використовуються ручні засоби управління типу кнопок, DIP-перемикачів або потенціометрів. В інших використовуються джойстики, цифрові пульти управління, комп'ютерні інтерфейси, або слоти для карт PCMCIA (Міжнародна асоціація виробників карт пам'яті для персональних комп'ютерів). Програми контролю можуть бути збережені на пересувних, енергонезалежних носіях даних. Переносні блоки управління розроблені для управління з віддалених точок. Також є бездротове і WEB управління. Форма драйверів дозволяє збірку модуля в декількох конфігураціях. Більшість пристроїв можуть монтуватися на шасі, контактні DIN рейки, панелі, стійки, стіни або друковані плати (PCB). Також можлива установка автономних пристроїв і інтегральних мікросхем, які монтуються на друковані плати. Особливості драйверів: придушення резонансу; допоміжні входи / виходи (I / O); м'який старт; автонастройка, самодіагностика і перевірка стану; а так же сигналізація в таких випадках як перенапруження.
У драйверах використовують багато різних типів шин і комунікаційних систем. Шинні типи: (ATA), (PCI), (IDE), (ISA), (GPIB), (USB) і (VMEbus). Комунікаційні стандарти: ARCNET, AS-i, Beckhoff I / O, CANbus, CANopen, DeviceNet, Ethernet, (SCSI) і (SDS). Також є велика кількість послідовних і паралельних інтерфейсів. Відповідна стаття допоможе підібрати драйвер .

Питання: Як дізнатися, чи підходить двигун А до драйверу Б

Відповідь: Щоб це дізнатися, зробіть наступне:
1) перевірте, чи може драйвер видавати струм фази, рівний (або приблизно рівний) току, зазначеному виробником двигуна. Якщо струм драйвера помітно менше струму фази двигуна - драйвер не підходить.
2) Розрахуйте максимальна напруга живлення двигуна за формулою Umax = 32 * sqrt (L), де L - індуктивність обмоток двигуна в міллігенрі (вказується виробником). Бажано, щоб максимально допустима напруга живлення драйвера було приблизно дорівнює цьому значенню, або було трохи більше. Якщо ця умова не виконується, то швидше за все двигун обертатися буде, але великих швидкостей досягти не вдасться.
Приклад: чи підходить UIM24008 для двигуна ST86-150 ? Струм обмотки двигуна - 5.6 А, струм, що видається драйвером - до 8А, перше умови виконано. Індуктивність двигуна - 9.2 мГн, за формулою отримуємо Umax = 32 * sqrt (9.2) = 97 Вольт. Максимальна напруга живлення драйвера - всього 40 Вольт. Це означає, що двигун буде віддавати момент тільки на низьких оборотах, а для отримання якісного руху необхідно використовувати або драйвер з напругою живлення до 80-90 Вольт (наприклад, AM882 або YKC2608M-H ), Або двигун з меншою індуктивністю, наприклад ST86-80 .
Питання: У мене перегрівається двигун, що робити?

Відповідь: Для початку треба визначити, чи дійсно двигун перегрівається. Багато хто сприймає робочу температуру двигуна як перегрів, тому що її "не терпить рука", тоді як нагрівання до 80 градусів - робоча ситуація для крокової двигуна. Необхідно заміряти реальну температуру. Якщо вона менше 70 градусів - турбуватися не варто. Якщо між 70 і 80 - Ваш двигун працює на межі температурного режиму, але теж особливих приводів для занепокоєння немає. Якщо більше 80 - перше, що необхідно перевірити, це виставлений робочий струм на драйвері. Він повинен відповідати номінальному струму двигуна, або бути трохи менше Також можна використовувати функцію зниження струму обмоток в режимі утримання. До зниження нагріву призводить і зниження напруги живлення, проте, і момент на високих оборотах теж знизиться. Якщо немає можливості жертвувати динамікою двигуна, залишається єдиний спосіб - встановити на корпус ШД радіатор і / або вентилятор.

Питання: Кроковий двигун постійно пропускає кроки. Що робити?

Відповідь: Пропуск кроків - найнеприємніша проблема у крокових приводів. Причин може бути безліч. У порядку убування поширеності

1. Неякісний блок керування двигуном (драйвер). Не варто недооцінювати складність управління кроковим двигуном. Різниця в роботі драйвера Leadshine і кустарної вироби - дуже велика. Особливо це помітно при роботі в області резонансу.
2. Невірні налаштування драйвера. Невірно обраний ток та інші опції - можуть призводити до пропуску кроків. Перевірте всі налаштування ще раз.
3. Недостатнє напруга живлення. З підвищенням швидкості врашенія ШД втрачає динаміку. Чим вище напруга - тим вище можна добитися швидкості обертання без пропусків кроків.
4. Двигун перевантажений. Навантаження на двигун занадто велика. Знизьте прискорення і швидкість або поставте двигун побільше.
5. Механічна частина (напрямні, передачі) підклинює
6. Брязкіт на контактах керуючих сигналів STEP / DIR або наведення від інвертора / плазмотрона.
   
7. Проблеми з генерацією сигналів STEP / DIR. Це ціле окреме сімейство проблем, яке гідно окремого обговорення. Три найпоширеніших проблеми - мінімальна тривалість сигналів (для драйверів вказується рекомендована тривалість імпульсу), занадто розтягнутий фронт імпульсу, або занадто пізня зміна DIR при зміні напрямку руху (ця проблема є у Mach3 при роботі від LPT) - при використанні повільних оптопар це призводить до тому, що драйвер робить ще один крок в тому ж напрямі, тоді як повинен вже крокувати в протилежному.
8. Бракований драйвер (наприклад, вхідні оптопара не встигає відпрацьовувати фронти сигналу).
9. Бракований двигун. Продзвоните обмотки, перевірте їх опір (повинно збігатися з паспортними). Перевірте обертання валу рукою - при розімкнутих обмотках вал відключеного двигуна повинен обертатися легко і беззвучно, при замкнутих накоротко вал крутитися не повинен.
10. Іноді за пропуск кроків приймають прослизання шестерні на валу або муфти, що з'єднує вал двигуна з гвинтом передачі.